用于粒子治疗装置的控制系统的制作方法

本发明涉及医用设备领域，尤其涉及一种用于粒子治疗装置的控制系统。

背景技术

随着肿瘤发病率的不断攀升，科研人员对先进肿瘤治疗方法进行了努力不懈的研究，加速粒子治疗肿瘤以其突出优势在众多治疗手段中脱颖而出。但是，粒子治疗装置目前没有开发的相关应用程序，无法对治疗设备进行自动化控制，束流调制设备需要使用人工控制，治疗流程控制也需要依靠人工进行，粒子束的申请需要与操作人员进行电话沟通，治疗过程数据的记录与验证需要通过人工记录。

现有的粒子治疗装置主要依靠人工进行控制，这样的控制方式导致治疗过程无法被验证和记录，出现问题或故障时不能及时切断束流，治疗过程时间长，患者需要进行漫长的等待，存在很大的安全隐患。

技术实现要素：

为了克服上述问题的至少一个方面，本发明实施例提供一种用于粒子治疗装置的控制系统，该控制系统包括：显示模块，用于显示治疗信息；输入模块，用于将命令写入设备或接口系统的数据库表中；以及保护模块，用于在粒子治疗装置出现异常时停止对粒子束流的引出。

根据一些实施例，显示模块包括：第一显示单元，用于显示患者信息；第二显示单元，用于显示治疗计划信息；第三显示单元，用于显示治疗过程动态信息；以及第四显示单元，用于显示设备信息。

根据一些实施例，每个设备或接口系统的数据库表均独立存在。

根据一些实施例，保护模块包括：判断单元，用于判断粒子治疗装置是否符合要求；以及控制单元，根据判断单元对粒子治疗装置的判断，控制对粒子束流的引出。

根据一些实施例，判断单元包括：第一判断组件，用于判断粒子治疗装置在治疗前是否符合要求；以及第二判断组件，用于判断粒子治疗装置在治疗中是否符合要求。

根据一些实施例，第一判断组件包括：治疗头判断组件，用于判断治疗头的型号、扫描方式和发射束流的能量是否符合要求；以及第一加速器判断组件，用于判断加速器是否允许治疗头发射具有能量的束流。

根据一些实施例，在利用第一判断组件进行判断时依次按照治疗头判断组件和第一加速器判断组件的顺序进行判断。

根据一些实施例，第二判断组件包括：设备位置判断组件，用于判断设备实际位置与预定位置是否相同，并在设备实际位置与预定位置不同时停止粒子束流的引出；束流配送系统判断组件，用于判断束流配送系统是否正常工作，并在束流配送系统出现异常时停止束流的引出；第二加速器判断组件，用于判断加速器提供的能量是否超过计划的数值或者加速器是否正常工作，并在加速器提供的能量超过计划的数值或加速器出现异常时停止束流的引出；辐射防护安全判断组件，用于判断辐射防护安全是否符合要求，并在辐射防护安全不满足要求时停止束流的引出；以及状态判断组件，用于判断设备或接口系统是否正常工作，并在设备或接口系统发生异常时停止束流的引出或提示故障信息。

根据一些实施例，在利用第二判断组件进行判断时同时利用各个组件进行判断。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点之一：

(1)提高了粒子治疗装置的效率，在相同的时间内可以治疗更多的患者；

(2)保护模块严格控制粒子束流的释放，提高了整个治疗过程的安全性；

(3)记录了治疗过程中的所有数据，为粒子治疗装置的安全性和可靠性提供了必要的数据，以及为未来粒子治疗装置的升级和科学研究提供了数据支持。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1是根据本发明的实施例的用于粒子治疗装置的控制系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明提供一种用于粒子治疗装置的控制系统，该控制系统通过自动将命令写入设备或接口系统的数据库表中，提高了粒子治疗装置的效率，使得医院能够在相同时间内治疗更多的患者；控制系统通过设置保护模块，在粒子治疗装置出现异常或者治疗结束时，停止粒子束流的引出，提高了治疗过程中的安全性，使粒子治疗装置更能精准的治疗患者；控制系统为操作人员提供了停束的信息，使操作者能在短时间内查找到出现异常的位置；控制系统记录了治疗过程中的所有数据，为粒子治疗装置的安全性和可靠性提供了必要的数据，以及为未来粒子治疗装置的升级和科学研究提供了数据支持。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

图1是根据本发明的实施例的用于粒子治疗装置的控制系统100的结构示意图。如图1所示，控制系统100包括用于显示治疗信息的显示模块1、用于将命令写入设备或接口系统的数据库表中的输入模块2以及用于在粒子治疗装置出现异常时停止对粒子束流的引出的保护模块3。

治疗信息包括但不限于患者信息、治疗计划信息、治疗过程动态信息和设备信息。患者信息是指患者的基本信息或者靶体信息，基本信息例如可以是患者的姓名、年龄，靶体信息例如可以是患者靶体的大小、深度等；治疗计划信息是指治疗预设的各种参数信息，例如可以是粒子预设剂量值、预设治疗时间等；治疗过程动态信息是指治疗过程中的信息，这个信息会随着治疗的状态的转变而变化；设备信息是指设备监测信息和设备状态信息，设备监测信息例如可以是实时粒子剂量值，设备状态信息例如可以是束流配送系统处于正常工作状态，当粒子治疗装置处于停束状态时，还会显示停束的原因。

显示模块1包括用于显示患者信息的第一显示单元11、用于显示治疗计划信息的第二显示单元12、用于显示治疗过程动态信息的第三显示单元13以及用于显示设备信息的第四显示单元14。本发明实施例中可以采用四个显示器来代表四个显示单元，但是显示器的数量并不局限于四个，其他的实施例中的显示器的个数也可以是其他值，例如可以是三个或者五个。当然，在某些其他的实施例中，也可以通过其他的显示设备进行信息的显示。

控制系统100涉及的设备包括但不限于：激光定位器、数字化医用x射线摄影装置、治疗床、初级准直器、脊型过滤器、射程移位器、散射体、补偿器、呼吸门控、多叶光栅。控制系统100涉及的接口系统包括但不限于：加速器控制系统、激光定位器控制系统、数字化医用x射线摄影装置运动控制系统、数字化医用x射线摄影装置曝光参数设置系统、治疗床控制系统、初级准直器控制系统、脊型过滤器控制系统、射程移位器控制系统、散射体控制系统、补偿器信号采集系统、呼吸门控信号采集系统、多叶光栅控制系统、多叶光栅运动控制系统、剂量配送系统、独立终止系统、能量验证系统、设备监测系统、联锁系统。当然，控制系统100所涉及的设备或者接口系统不局限于上述列出的，增加或者减少某些设备或者接口系统不影响本发明的整体功能。

控制系统100在对应的阶段会自动将相应的命令写入对应设备或者接口系统的数据库表中，当相应的设备查询到本设备或接口系统相关的命令时，按照命令进行相关的操作，这样就能大大节省治疗时间。设备或接口系统将执行相关操作的过程中产生的数据写入数据库，并显示在系统界面上，便于操作人员进行查询和观看。根据优选的实施例，每个设备或接口系统的数据库表均独立存在，也即是每个设备或者接口系统都有一个独立的数据库表，这样，可以大大降低设备和接口系统与控制系统100之间的耦合性。

输入模块2通过命令代码将命令写入设备或接口系统的数据库表中，具体的命令代码的格式是：4位头+1位扫描类型+4位区域编号+8位命令号+2位联动标志+13位预留。扫描类型分为主动式点扫描和被动式均匀扫描，例如可以用“0”表示点扫描，用“1”表示均匀扫描；当然也可以用“0”表示均匀扫描，用“1”表示点扫描，两种模式在单独情况下不会影响本发明的使用。区域编号代表的是治疗室和治疗头的编号，例如可以用“0001”代表一号治疗室水平治疗头；命令号则代表具体的指令，8位命令号的最后一位在不同的情况下所代表的含义不同，在第一种情况下，1表示准备，2表示获取数据，3表示运动前确认，4表示动作，5表示完成；在第二种情况下，1表示准备，2表示获取数据，3表示开始监测，4表示监测完成。第一种情况针对的是一般的设备或者功能，第二种情况针对的是监测设备或者功能。例如：00000001100200014000000000000000表示2号治疗室数字化医用x射线摄影装置定位移动。

保护模块3包括判断单元31和控制单元32，判断单元31用于判断粒子治疗装置是否符合要求，控制单元32根据判断单元31对粒子治疗装置的判断，控制对粒子束流的引出。不符合要求是指粒子治疗装置出现了异常情况或者粒子束流的辐照时间、剂量或者能量达到了预设值，此时，控制单元32会停止粒子束流的引出。

根据优选的实施例，判断单元31包括用于判断粒子治疗装置在治疗前是否符合要求的第一判断组件311以及用于判断粒子治疗装置在治疗中是否符合要求的第二判断组件312。

第一判断组件311包括治疗头判断组件3111和第一加速器判断组件3112，治疗头判断组件3111用于判断治疗头的型号、扫描方式和发射束流的能量是否符合要求，第一加速器判断组件3112用于判断加速器是否允许治疗头发射具有能量的束流。

根据优选的实施例，在利用第一判断组件311进行判断时依次按照治疗头判断组件3111和第一加速器判断组件3112的顺序进行判断。

当粒子治疗装置需要粒子束流引出时，首先要提出束流申请，然后在数据库表中输入所需能量和所需治疗头信息。第一判断组件311会查询数据库获取一条申请束流的数据库记录，判断所申请的治疗头的型号、扫描方式和发射束流的能量是否符合要求，也即判断是否符合加速器提供的治疗头和能量，如果不符合，则不允许束流引出，如果符合，则判断加速器是否允许使用当前治疗头和是否允许发射上述能量的束流，如果不允许，则不允许束流引出，如果允许，则可以在加速器准备就绪后提示操作者可以进行剂量配送。

第二判断组件312包括设备位置判断组件3121、束流配送系统判断组件3122、第二加速器判断组件3123、辐射防护安全判断组件3124和状态判断组件3125。设备位置判断组件3121用于判断设备实际位置与预定位置是否相同，并在设备实际位置与预定位置不同时停止粒子束流的引出；束流配送系统判断组件3122用于判断束流配送系统是否正常工作，并在束流配送系统出现异常时停止束流的引出；第二加速器判断组件3123用于判断加速器提供的能量是否超过计划的数值或者加速器是否正常工作，并在加速器提供的能量超过计划的数值或加速器出现异常时停止束流的引出；辐射防护安全判断组件3124用于判断辐射防护安全是否符合要求，并在辐射防护安全不满足要求时停止束流的引出；状态判断组件3125用于判断设备或接口系统是否正常工作，并在设备或接口系统发生异常时停止束流的引出或提示故障信息。

每个设备在治疗过程中都应该处于特定的位置，这个位置是预先确定的，设备位置判断组件3121会对每一个设备的位置的进行监测，判断设备所处的位置是否符合要求，当然，在实际治疗中，误差不可避免，只要是实际位置与预定位置的偏差是在误差允许的范围内，设备位置判断组件3121不会做出任何的反应，但是如果设备的实际位置与预定位置发生误差允许范围外的偏差，设备位置判断组件3121会阻止辐照的启动或者终止辐照。

在开始治疗前，控制系统100会将粒子预设剂量值通过控制接口传输至束流配送系统。控制系统100接收到加速器引出信号后，发出引出信号对束流进行引出。在治疗过程中，束流配送系统会对探测器技术进行累计，当累计的实际辐照剂量达到预设剂量值时，束流配送系统会停止束流的引出，束流配送系统判断组件3122会监测束流配送系统的运行状态，当束流配送系统出现故障时停止束流的引出，防止患者接收过量的辐照。

在治疗过程中，第二加速器判断组件3123会监测加速器提供的能量和加速器的工作状态，当加速器提供的能量超过了预定的能量值或者加速器出现故障时，停止束流的引出。

为了防止粒子对其他人进行辐照，从而产生危害，辐射防护安全判断组件3124会监测治疗室内的辐射防护安全信号，当产生辐射防护安全信号，例如治疗室的门被打开，辐射防护安全判断组件3124会停止束流的引出。

在治疗过程中，状态判断组件3125会监测设备和接口系统的状态，当设备或者接口系统发生异常情况时，如果束流正在引出则停止束流的引出，如果束流没有引出则提示故障信息。

根据优选的实施例，在利用第二判断组件进行判断时同时利用各个组件进行判断，这样，只要有一个判断组件检测到了异常就会停止束流的引出，大大增强了治疗的安全性。

本发明对用于粒子治疗装置的控制系统进行了自动化设计和安全性方面的关键改进，缩短了患者治疗过程中花费的时间，提高了患者在治疗过程中的安全性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。